第4章電子計數(shù)器測量

第四章電子計數(shù)器4.1 概述4.2 電子計數(shù)器的組成原理和丈量功能4.3 電子計數(shù)器的丈量誤差4.4 電子計數(shù)器運用

4.1 概述4.1.1時間、頻率的根本概念1〕時間和頻率的定義 2〕時頻丈量的特點 3〕丈量方法概述4.1.2電子計數(shù)器概述 1〕電子計數(shù)器的分類 2〕主要技術(shù)目的 3〕電子計數(shù)器的開展4.1.1時間、頻率的根本概念1〕時間和頻率的定義◆時間有兩個含義： “時辰〞：即某個事件何時發(fā)生； “時間間隔〞：即某個時間相對于某一時辰繼續(xù)了多久?！纛l率的定義：周期信號在單位時間〔1s〕內(nèi)的變化次數(shù)〔周期數(shù)〕。假設(shè)在一定時間間隔T內(nèi)周期信號反復(fù)變化了N次，那么頻率可表達為：f＝N/T◆時間與頻率的關(guān)系：可以相互轉(zhuǎn)換。2)時頻丈量的特點◆最常見和最重要的丈量 時間是7個根本國際單位之一，時間、頻率是極為重要的物理量，在通訊、航空航天、武器配備、科學(xué)實驗、醫(yī)療、工業(yè)自動化等民用和軍事方面都存在時頻丈量?！粽闪繙蚀_度高 時間頻率基準具有最高準確度〔可達10-14〕，校準〔比對〕方便，因此數(shù)字化時頻丈量可到達很高的準確度。因此，許多物理量的丈量都轉(zhuǎn)換為時頻丈量?！糇詣踊潭雀摺粽闪克俣瓤?〕丈量方法概述◆頻率的丈量方法可以分為：差頻法拍頻法示波法電橋法諧振法比較法直讀法李沙育圖形法測周期法模擬法頻率丈量方法數(shù)字法電容充放電法電子計數(shù)器法各種丈量方法有著不同的實現(xiàn)原理，其復(fù)雜程度不同。各種丈量方法有著不同的丈量準確度和適用的頻率范圍。數(shù)字化電子計數(shù)器法是時間、頻率丈量的主要方法，是本章的重點。4.1.2電子計數(shù)器概述1〕電子計數(shù)器的分類◆按功能可以分為如下四類：〔1〕通用計數(shù)器：可丈量頻率、頻率比、周期、時間間隔、累加計數(shù)等。其丈量功能可擴展?！?〕頻率計數(shù)器：其功能限于測頻和計數(shù)。但測頻范圍往往很寬?！?〕時間計數(shù)器：以時間丈量為根底，可丈量周期、脈沖參數(shù)等，其測時分辨力和準確度很高?！?〕特種計數(shù)器:具有特殊功能的計數(shù)器。包括可逆計數(shù)器、序列計數(shù)器、預(yù)置計數(shù)器等。用于工業(yè)測控。1〕電子計數(shù)器的分類按用途可分為： 丈量用計數(shù)器和控制用計數(shù)器。按丈量范圍可分為： 〔1〕低速計數(shù)器〔低于10MHz〕 〔2〕中速計數(shù)器〔10~100MHz〕 〔3〕高速計數(shù)器〔高于100MHz〕 〔4〕微波計數(shù)器〔1~80GHz〕2〕主要技術(shù)目的〔1〕丈量范圍：毫赫~幾十GHz?！?〕準確度：可達10-9以上?！?〕晶振頻率及穩(wěn)定度：晶體振蕩器是電子計數(shù)器的內(nèi)部基準，普通要求高于所要求的丈量準確度的一個數(shù)量級〔10倍〕。輸出頻率為1MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz等，普通晶振穩(wěn)定度為10-5，恒溫晶振達10-7~10-9。〔4〕輸入特性：包括耦合方式〔DC、AC〕、觸發(fā)電平〔可調(diào)〕、靈敏度〔10~100mV〕、輸入阻抗〔50Ω低阻和1MΩ//25pF高阻〕等?！?〕閘門時間(測頻)：有1ms、10ms、100ms、1s、10s?！?〕時標(測周)：有10ns、100ns、1ms、10ms。〔7〕顯示：包括顯示位數(shù)及顯示方式等。3〕電子計數(shù)器的開展◆丈量方法的不斷開展：模擬數(shù)字技術(shù)智能化。◆丈量準確度和頻率上限是電子計數(shù)器的兩個重要目的，電子計數(shù)器的開展表達了這兩個目的的不斷提高及功能的擴展和完善?！衾樱骸裢ǖ溃簝蓚€225MHz通道，也可 選擇第三個12.4GHz通道?！衩棵?2位的頻率分辨率、150ps的時間間隔分辨率。●丈量功能：包括頻率、頻率比、時間間隔、上升時間、下降時間、相位、占空比、正脈沖寬度、負脈沖寬度、總和、峰電壓、時間間隔平均和時間間隔延遲。●處置功能：平均值、最小值、最大值和規(guī)范偏向。4)石英晶體振蕩器時間規(guī)范：原子時標，10-14電子計數(shù)器內(nèi)部時間、頻率基準采用石英晶體振蕩器〔簡稱“晶振〞〕為基準信號源。5)時間和頻率的丈量原理模擬丈量原理 1〕直接法 2〕比較法數(shù)字丈量原理 1〕門控計數(shù)法丈量原理 2〕通用計數(shù)器的根本組成模擬丈量原理1〕直接法 直接法是利用電路的某種頻率呼應(yīng)特性來丈量頻率值，其又可細分為諧振法和電橋法兩種?！?〕諧振法：調(diào)理可變電容器C使回路發(fā)生諧振，此時回路電流到達最大(高頻電壓表指示)，那么

可丈量1500MHz以下的頻率，準確度±(0.25～1)%。(2〕電橋法：利用電橋的平衡條件和頻率有關(guān)的特性來進展頻率丈量,通常采用如以下圖所示的文氏電橋來進展丈量。 調(diào)理R1、R2使電橋到達平衡，那么有令平衡條件表達式兩端實虛部分別相等，得到： 和于是，被測信號頻率為：通常取R1=R2=R,C1=C2=C，那么丈量準確度：受橋路中各元件的準確度、判別電橋平衡的準確程度〔取決于橋路諧振特性的鋒利度即指示器的靈敏度〕和被測信號的頻譜純度的限制，準確度不高，普通約為±(0.5～1)%。2〕比較法◆根本原理利用規(guī)范頻率fs和被丈量頻率fx進展比較來丈量頻率。有拍頻法、外差法、示波法以及計數(shù)法等。 數(shù)學(xué)模型為：◆拍頻法：將規(guī)范頻率與被測頻率疊加，由指示器〔耳機或電壓表〕指示。適于音頻丈量〔很少用〕?！敉獠罘ǎ簩⒁?guī)范頻率與被測頻率混頻，取出差頻并丈量?？烧闪糠秶_幾十MHz〔外差式頻率計〕。◆示波法：李沙育圖形法：將fx和fs分別接到示波器Y軸和X軸〔X-Y圖示方式〕，當fx＝fs時顯示為斜線〔橢圓或園〕；測周期法：直接根據(jù)顯示波形由X通道掃描速率得到周期，進而得到頻率。3)數(shù)字丈量原理1〕門控計數(shù)法丈量原理◆時間、頻率量的特點 頻率是在時間軸上無限延伸的，因此，對頻率量的丈量需確定一個取樣時間T，在該時間內(nèi)對被測信號的周期累加計數(shù)(假設(shè)計數(shù)值為N)，根據(jù)fx=N/T得到頻率值。 為實現(xiàn)時間〔這里指時間間隔〕的數(shù)字化丈量，需將被測時間按盡能夠小的時間單位〔稱為時標〕進展量化，經(jīng)過累計被測時間內(nèi)所包含的時間單位數(shù)〔計數(shù)〕得到?！粽闪吭?將需累加計數(shù)的信號〔頻率丈量時為被測信號，時間丈量時為時標信號〕，由一個“閘門〞〔主門〕控制，并由一個“門控〞信號控制閘門的開啟〔計數(shù)允許〕與封鎖〔計數(shù)停頓〕。4)數(shù)字丈量原理 閘門可由一個與〔或“或〞〕邏輯門電路實現(xiàn)。這種丈量方法稱為門控計數(shù)法。其原理如以下圖所示。 上圖為由“與〞邏輯門作為閘門，其門控信號為‘1’時閘門開啟〔允許計數(shù)〕，為‘0’時閘門封鎖〔停頓計數(shù)〕?！魷y頻時，閘門開啟時間〔稱為“閘門時間〞〕即為采樣時間。測時間〔間隔〕時，閘門開啟時間即為被測時間。通用電子計數(shù)器的組成框圖如以下圖所示：4.2電子計數(shù)器的組成原理和丈量功能通用計數(shù)器包括如下幾個部分輸入通道：通常有A、B、C多個通道，以實現(xiàn)不同的丈量功能。輸入通道電路對輸入信號進展放大、整形等〔但堅持頻率不變〕，得到適宜計數(shù)的脈沖信號。 經(jīng)過預(yù)定標器還可擴展頻率丈量范圍。主門電路：完成計數(shù)的閘門控制造用。計數(shù)與顯示電路：計數(shù)電路是通用計數(shù)器的中心電路，完成脈沖計數(shù)；顯示電路將計數(shù)結(jié)果〔反映丈量結(jié)果〕以數(shù)字方式顯示出來。時基產(chǎn)生電路：產(chǎn)活力內(nèi)時間、頻率丈量的基準，即時間丈量的時標和頻率丈量的閘門信號。控制電路：控制協(xié)調(diào)整機任務(wù)，即預(yù)備丈量顯示。4.2電子計數(shù)器的組成原理和丈量功能4.2.1電子計數(shù)器的組成 1〕A、B輸入通道 2〕主門電路 3〕計數(shù)與顯示電路 4〕時基產(chǎn)生電路 5〕控制電路4.2.2電子計數(shù)器的丈量功能 1〕頻率丈量 2〕頻率比丈量 3〕周期丈量 4〕時間間隔丈量 5〕自檢1〕A、B輸入通道◆作用：它們主要由放大/衰減、濾波、整形、觸發(fā)〔包括出發(fā)電平調(diào)理〕等單元電路構(gòu)成。其作用是對輸入信號處置以產(chǎn)生符合計數(shù)要求〔波形、幅度〕的脈沖信號。 經(jīng)過預(yù)定標器〔外插件〕還可擴展頻率丈量范圍?！羲姑芴赜|發(fā)電路：利用斯密特觸發(fā)器的回差特性，對輸入信號具有較好的抗干擾作用。1〕A、B輸入通道通道組合可完成不同的丈量功能：被計數(shù)的信號〔常從A通道輸入〕稱為計數(shù)端；控制閘門開啟的信號通道〔常從B、C通道輸入〕稱為控制端。從計數(shù)端輸入的信號有：被測信號(fx);內(nèi)部時標信號等;從控制端輸入的信號有：閘門信號；被測信號(Tx)等；序號計數(shù)端信號控制端信號測試功能計數(shù)結(jié)果1內(nèi)時鐘〔T0〕內(nèi)時鐘〔T〕自檢N=T/T02被測信號〔fx〕內(nèi)時鐘〔T〕丈量頻率〔A〕fx＝N/T3內(nèi)時鐘〔T0〕被測周期〔Tx〕丈量周期〔B〕Tx＝NT04被測信號〔fA〕被測信號〔fB〕丈量頻率比〔A/B〕fA/fB=N5內(nèi)時鐘〔T0〕被測信號相應(yīng)間隔tB-C丈量時間間隔〔A-B〕tB-C=NT06外輸入〔TA〕被測信號相應(yīng)間隔tB-C丈量外控時間間隔B-CtB-C=NTA7外待測信號〔Nx〕手控或遙控累加計數(shù)〔A〕Nx＝N8內(nèi)時鐘〔秒信號〕手控或遙控計時N〔秒〕2〕主門電路◆功能：主門也稱為閘門，經(jīng)過“門控信號〞控制進入計數(shù)器的脈沖，使計數(shù)器只對預(yù)定的“閘門時間〞之內(nèi)的脈沖計數(shù)。◆電路：由“與門〞或“或門〞構(gòu)成。其原理如以下圖：◆由“與門〞構(gòu)成的主門，其“門控信號〞為‘1’時，允許計數(shù)脈沖經(jīng)過；由“或門〞構(gòu)成的主門，其“門控信號〞為‘0’時，允許計數(shù)脈沖經(jīng)過?！簟伴T控信號〞還可手動操作得到，照實現(xiàn)手動累加計數(shù)。3〕計數(shù)與顯示電路◆功能：計數(shù)電路對經(jīng)過主門的脈沖進展計數(shù)〔計數(shù)值代表了被測頻率或時間〕，并經(jīng)過數(shù)碼顯示器將丈量結(jié)果直觀地顯示出來。 為了便于察看和讀數(shù)，通常運用十進制計數(shù)電路?！粲嫈?shù)電路的重要目的：最高計數(shù)頻率。 計數(shù)電路普通由多級雙穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成，受內(nèi)部形狀翻轉(zhuǎn)的時間限制，使計數(shù)電路存在最高計數(shù)頻率的限制。而且對多位計數(shù)器，最高計數(shù)頻率主要由個位計數(shù)器決議?！舨煌娐肪哂胁煌娜蝿?wù)速度：如74LS〔74HC〕系列為30~40MHz；74S系列為100MHz；CMOS電路約5MHz；ECL電路可達600MHz。3〕計數(shù)與顯示電路類型：單片集成與可編程計數(shù)器單片集成的中小規(guī)模IC如：74LS90〔MC11C90〕十進制計數(shù)器；74LS390、CD4018(MC14018)為雙十進制計數(shù)器?？删幊逃嫈?shù)器IC如：Intel8253/8254等。顯示器LED、LCD、熒光〔VFD〕等。顯示電路：包括鎖存、譯碼、驅(qū)動電路。如74LS47、CD4511等。公用計數(shù)與顯示單元電路：如ICM7216D。4〕時基產(chǎn)生電路◆功能：產(chǎn)生測頻時的“門控信號〞〔多檔閘門時間可選〕及時間丈量時的“時標〞信號〔多檔可選〕。◆實現(xiàn)：由內(nèi)部晶體振蕩器〔也可外接〕，經(jīng)過倍頻或分頻得到。再經(jīng)過門控雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器得到“門控信號〞。

如，假設(shè)fc=1MHz,經(jīng) 106分頻后，可得到 fs=1Hz(周期Ts=1s) 的時基信號，經(jīng)過 門控雙穩(wěn)態(tài)電路得 到寬度為Ts=1s的 門控信號。5〕控制電路◆功能：產(chǎn)生各種控制信號，控制、協(xié)調(diào)各電路單元的任務(wù)，使整機按“復(fù)零－丈量－顯示〞的任務(wù)程序完成自動丈量的義務(wù)。如以下圖所示：預(yù)備期〔復(fù)零，等待〕丈量期〔開門，計數(shù)〕顯示期〔關(guān)門，停頓計數(shù)〕4.2.2電子計數(shù)器的丈量功能1〕頻率丈量 ◆原理：計數(shù)器嚴厲按照的定義實現(xiàn)頻率丈量。 根據(jù)上式的頻率定義，T為采樣時間，N為T內(nèi)的周期數(shù)。采樣時間T預(yù)先由閘門時間Ts確定〔時基頻率為fs〕。那么或 該式闡明，在數(shù)字化頻率丈量中，可用計數(shù)值N表示fx。它表達了數(shù)字化頻率丈量的比較法丈量原理?！衾纾洪l門時間Ts=1s，假設(shè)計數(shù)值N=10000，那么顯示的fx為“10000〞Hz，或“10.000〞kHz。如閘門時間Ts=0.1s，那么計數(shù)值N=1000，那么顯示的fx為“10.00〞kHz。請留意：顯示結(jié)果的有效數(shù)字末位的意義，它表示了頻率丈量的分辨力〔應(yīng)等于時基頻率fs〕。1〕頻率丈量原理框圖和任務(wù)波形圖〔fx由A通道輸入，內(nèi)部時基〕為便于丈量和顯示，計數(shù)器通常為十進制計數(shù)器，多檔閘門時間設(shè)定為10的冪次方，這樣可直接顯示計數(shù)結(jié)果，并經(jīng)過挪動小數(shù)點和單位的配合，就可得到被測頻率。丈量速度與分辨力：閘門時間Ts為頻率丈量的采樣時間，Ts愈大，那么丈量時間愈長，但計數(shù)值N愈大，分辨力愈高。TB放大、整形閘門門控電路計數(shù)顯示Afx分頻電路時基Ts4.2.2電子計數(shù)器的丈量功能2〕頻率比的丈量◆原理：實踐上，前述頻率丈量的比較丈量原理就是一種頻率比的丈量：fx對fs的頻率比。 據(jù)此，假設(shè)要丈量fA對fB的頻率比〔假設(shè)fA>fB〕，只需用fB的周期TB作為閘門，在TB時間內(nèi)對fA作周期計數(shù)即可?！舴椒ǎ篺A對fB分別由A、B兩通道輸入，如以下圖。

◆留意：頻率較高者由A通道輸入，頻率較低者由B通道輸入?！籼岣哳l率比的丈量精度： 擴展B通道信號的周期個數(shù)。 例如：以B通道信號的10個周期作為閘門信號，那么計數(shù)值為：,即計數(shù)值擴展了10倍，相應(yīng)的丈量精度也就提高了10倍。為得到真實結(jié)果，需將計數(shù)值N減少10倍〔小數(shù)點左移1位〕，即◆運用：可方便地測得電路的分頻或倍頻系數(shù)。2〕頻率比的丈量3〕周期的丈量◆原理：“時標計數(shù)法〞周期丈量。 對被測周期Tx，用知的較小單位時間刻度T0〔“時標〞〕去量化，由Tx所包含的“時標〞數(shù)N即可得到Tx。即 該式闡明，“時標〞的計數(shù)值N可表示周期Tx。也表達了時間間隔〔周期〕的比較丈量原理?！魧崿F(xiàn)：由Tx得到閘門；在Tx內(nèi)計數(shù)器對時標計數(shù)。 ——Tx由B通道輸入，內(nèi)部時標信號由A通道輸入〔A通道外部輸入斷開〕。4.2.2電子計數(shù)器的丈量功能◆原理框圖：◆例如：時標T0=1us，假設(shè)計數(shù)值N=10000，那么顯示的Tx為“10000〞us，或“10.000〞ms。如時標T0=10us，那么計數(shù)值N=1000，顯示的Tx為“10.00〞ms。請留意：顯示結(jié)果的有效數(shù)字末位的意義，它表示了周期丈量的分辨力〔應(yīng)等于時標T0〕。為便于顯示，多檔時標設(shè)定為10的冪次方?！粽闪克俣扰c分辨力：一次丈量時間即為一個周期Tx，Tx愈大(頻率愈低)那么丈量時間愈長；計數(shù)值N與時標有關(guān)，時標愈小分辨力愈高。3〕周期的丈量4〕時間間隔的丈量◆時間間隔：指兩個時辰點之間的時間段。在丈量技術(shù)中，兩個時辰點通常由兩個事件確定。如，一個周期信號的兩個同相位點〔如過零點〕所確定的時間間隔即為周期?！魞蓚€事件的例子及丈量參數(shù)還有： 同一信號波形上兩個不同點之間脈沖信號參數(shù)； 兩個信號波形上，兩點之間相位差的丈量； 手動觸發(fā)定時、累加計數(shù)?！粽闪糠椒ǎ河蓛蓚€事件觸發(fā)得到起始信號和終止信號，經(jīng)過門控雙穩(wěn)態(tài)電路得到“門控信號〞，門控時間即為被測的時間間隔。在門控時間內(nèi)，仍采用“時標計數(shù)〞方法丈量〔即所測時間間隔由“時標〞量化〕。 4.2.2電子計數(shù)器的丈量功能4〕時間間隔的丈量原理框圖 欲丈量時間間隔的起始、終止信號分別由B、C通道輸入。時標由機內(nèi)提供。如以下圖。◆觸發(fā)極性選擇和觸發(fā)電平調(diào)理：為添加丈量的靈敏性，B、C輸入通道都設(shè)置有觸發(fā)極性(+、-)和觸發(fā)電平調(diào)理，以完成各種時間間隔的丈量。如以下圖的脈沖參數(shù)丈量。VBVc起始停頓開門時間C＋(50%)B＋(50%)起始停頓開門時間VBVcB＋(50%)C-(50%)(50%)－B+(50%)C+(50%)－(50%)C＋(90%)閘門信號關(guān)門信號開門信號B＋(10%)4〕時間間隔的丈量4〕時間間隔的丈量相位差的丈量利用時間間隔的丈量，可以丈量兩個同頻率的信號之間的相位差。兩個信號分別由B、C通道輸入，并選擇一樣的觸發(fā)極性和觸發(fā)電平。丈量原理如以下圖：為減小丈量誤差，分別取 +、-觸發(fā)極性作兩次丈量， 得到t1、t2再取平均，那么4.2.2電子計數(shù)器的丈量功能5〕自檢〔自校〕◆功能：檢驗儀器內(nèi)部電路及邏輯關(guān)系能否正常。◆實現(xiàn)方法：為判別自檢結(jié)果能否正確，該結(jié)果應(yīng)該在自檢實施前即是知的。為此，用機內(nèi)的時基Ts〔閘門信號〕對時標T0計數(shù)，那么計數(shù)結(jié)果應(yīng)為：◆自檢的方框圖：◆例如：假設(shè)選擇Ts=10ms, T0=1us,那么自檢顯示應(yīng) 穩(wěn)定在N=10000?！糇詸z不能檢測內(nèi)部基準源。放大、整形晶振放大、整形閘門計數(shù)器顯示門控電路分頻電路T0Tx4.3電子計數(shù)器的丈量誤差4.3.1丈量誤差的來源 1〕量化誤差；2〕觸發(fā)誤差；3〕規(guī)范頻率誤差4.3.2頻率丈量的誤差分析 1〕誤差表達式；2〕量化誤差的影響； 3〕實例分析4.3.3周期丈量的誤差分析 1〕誤差表達式；2〕量化誤差的影響； 3〕中界頻率；4〕觸發(fā)誤差 4.3.1丈量誤差的來源1〕量化誤差◆什么是量化誤差：由前述頻率丈量fx=N/Ts=Nfs和周期丈量Tx=NT0，可見，由于計數(shù)值N為整數(shù)，fx和Tx必然產(chǎn)生“截斷誤差〞，該誤差即為“量化誤差〞。也稱為“±1誤差〞，它是一切數(shù)字化儀器都存在的誤差。◆產(chǎn)生緣由：量化誤差并非由于計數(shù)值N的不準確〔也并非規(guī)范頻率源fs或時標T0的不準確〕呵斥。而是由于閘門開啟和封鎖的時間與被測信號不同步引起〔亦即開門和關(guān)門時辰與被測信號出現(xiàn)的時辰是隨機的〕，使得在閘門開場和終了時辰有一部分時間零頭沒有被計算在內(nèi)而呵斥的丈量誤差。◆以下圖為頻率丈量時量化誤差的表示圖。1〕量化誤差如圖，對同一被測信號，在一樣的閘門時間內(nèi)，計數(shù)結(jié)果不同。根據(jù)頻率定義，準確的fx應(yīng)為 式中， 即，或 因此，量化誤差的影響相當于計數(shù)值N的“±〞個字。◆是隨機的，它們服從均勻分布，其差值 那么服從三角分布。4.3.1丈量誤差的來源2〕觸發(fā)誤差◆什么是觸發(fā)誤差：輸入信號都需經(jīng)過通道電路放大、整形等，得到脈沖信號，即輸入信號(轉(zhuǎn)換為)脈沖信號。 這種轉(zhuǎn)換要求只對信號幅值和波形變換，不能改動其頻率。但是，假設(shè)輸入被測信號疊加有干擾信號，那么信號的頻率〔周期〕及相對閘門信號的觸發(fā)點就能夠變化。由此產(chǎn)生的丈量誤差稱為“觸發(fā)誤差〞，也稱為“轉(zhuǎn)換誤差〞?！羧鐖D。周期為Tx的輸 入信號，觸發(fā)電平在 A1點，但在A1’點上有 干擾信號(幅度Vn)。 提早觸發(fā),周期TxTx’。4.3.1丈量誤差的來源3〕規(guī)范頻率誤差 機內(nèi)時基〔閘門時間〕和時標是頻率和時間間隔丈量的參考基準，它們由內(nèi)部晶體振蕩器〔規(guī)范頻率源〕分頻或倍頻后產(chǎn)生。因此，其準確度和丈量時間之內(nèi)的短期穩(wěn)定度將直接影響丈量結(jié)果。

通常，要求規(guī)范頻率誤差小于丈量誤差的一個數(shù)量級。 因此，內(nèi)部晶振要求較高穩(wěn)定性。假設(shè)不能滿足丈量要求，還可外接更高準確度的外部基準源。4.3.2頻率丈量的誤差分析1〕誤差表達式◆由頻率丈量表達式：fx=N/Ts=Nfs，計數(shù)器直接測頻的誤差主要由兩項組成：即量化誤差〔±1誤差〕和規(guī)范頻率誤差?？傉`差采用分項誤差絕對值合成，即: 式中，即為±1誤差，其最大值為,而 由于fs由晶振(fc)分頻得到，設(shè)fs=fc/k，那么 于是，頻率丈量的誤差表達式可寫成：1〕誤差表達式誤差曲線分析：誤差曲線直觀地表示了測頻誤差與被測頻率fx和閘門時間Ts的關(guān)系。fx愈大那么誤差愈小，閘門時間愈大誤差也愈小，并且，測頻誤差以規(guī)范頻率誤差為極限。4.3.2頻率丈量的誤差分析2〕量化誤差的影響◆從頻率丈量的誤差表達式： 可知，量化誤差為 它是頻率丈量的主要誤差〔規(guī)范頻率誤差普通可忽略〕。 為減小量化誤差，需增大計數(shù)值N：增大閘門時間Ts或在一樣的閘門時間內(nèi)丈量較高的頻率可得到較大的N?！舻枇粢猓涸龃箝l門時間將降低丈量速度，并且計數(shù)值的添加不應(yīng)超越計數(shù)器的計數(shù)容量，否那么將產(chǎn)生溢出〔高位無法顯示〕。 例如：一個6位的計數(shù)器，最大顯示為999999，當用Ts=10s的閘門丈量fx=1MHz時,應(yīng)顯示“1000000.0〞Hz或1.0000000〞MHz,顯然溢出。4.3.2頻率丈量的誤差分析3〕實例分析[例]被測頻率fx＝1MHz，選擇閘門時間Ts＝1s，那么由±1誤差產(chǎn)生的測頻誤差(不思索規(guī)范頻率誤差)為：假設(shè)Ts添加為10s，那么計數(shù)值添加10倍，相應(yīng)的測頻誤差也降低10倍，為±1×10－7，但丈量時間將延伸10倍。留意：該